Toen geofysicus Emanuele Lodolo aan boord van het onderzoeksschip OGS Explora de rotsformatie op zijn computerscherm zag opdoemen, kon hij zijn ogen niet geloven. Zo’n zes kilometer uit de kust van Sicilië was zijn team gestuit op een onbekende vulkaan met een oude lavastroom die zich over een afstand van vier kilometer in westelijke richting over de zeebodem uitstrekte.
“We waren heel verrast, omdat we zo dichtbij de kust waren,” zegt Lodolo, onderzoeker aan het Italiaanse Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS).
De formatie met de naam Actea is een van de zes onderzeese vulkanen die onlangs werden ontdekt toen wetenschappers de zeebodem van de Straat van Sicilië in kaart brachten, de drukbevaren scheepvaartroute ten zuiden van het eiland. Hoewel de Actea het dichtstbij de Siciliaanse kust ligt, werden alle formaties in het noordwesten van de zeestraat gevonden, binnen een afstand van ruim 22 kilometer van het vasteland, zo berichten de onderzoekers in het tijdschrift Marine Geology.
De vulkanen zijn klein: gemeten vanaf de zeebodem variëren ze in hoogte van 16 tot 107 meter. Maar omdat ze zich in een ondiepe zeestraat bevinden, liggen de toppen ervan dicht onder het wateroppervlak. De top van de Actea ligt slechts 33,5 meter onder water en is daarmee de ondiepste van het zestal.
Uitbarstingen van onderzeese vulkanen kunnen gevaren opleveren voor passerende schepen en naburige bevolkingscentra. Lodolo wijst erop dat er meer onderzoek moet worden verricht naar de potentiële risico’s die de nieuwe formaties met zich mee kunnen brengen. Andere geologen zijn het met hem eens dat het risico op uitbarstingen minimaal is. De vondst van zes nieuwe vulkanen in een gebied met veel scheepvaart benadrukt nog eens hoe belangrijk het is om het onderzeese deel van de aarde nader te onderzoeken. (Ontdek hoe de geboorte van een onderzeese vulkaan leidde tot schokgolven die de wereld rond galmden.)
“Als je naar een gebied kijkt waarnaar relatief weinig onderzoek is gedaan, weet je vaak niet wat je zou kunnen vinden,” zegt Jackie Caplan-Auerbach, die onderzeese vulkanen bestudeert aan de Western Washington University. “In de oceaan liggen nog grote geheimen op ontdekking te wachten.”
Italië’s vreemde geologie
De aanwezigheid van zes vulkanen bij Italië is misschien niet zo verrassend, aangezien het in dit gebied wemelt van de vuurspuwende fenomenen. Het woord ‘vulkaan’ stamt zelfs af van het pruttelende eilandje Vulcano, ten noorden van Sicilië, de plek waar volgens de Romeinse mythologie de god van het vuur, Vulcanus, zijn wapens smeedde.
Het vulkanisme in en rond Italië is het gevolg van het feit dat het land te midden van ontmoetingspunten tussen meerdere tektonische platen ligt – aardschollen die bestaan uit de aardkorst en de bovenste aardmantel en die als geologische botsautootjes tegen elkaar duwen en langs elkaar schuiven. Op plekken waar platen op elkaar stuiten, wordt de ene plaat vaak onder de andere geduwd en vormt zich een subductiezone.
Maar onder Italië liggen de zaken extra ingewikkeld. Het land bevindt zich op de grens tussen de Euraziatische plaat en Afrikaanse plaat. Daartussen ligt de kleine Adriatische microplaat, ten oosten van Italië, een gebied dat enigszins tegen de klok in om zijn as draait. Ten zuiden van Sicilië wordt het nog chaotischer, want daar begint de oceaankorst zich te spreiden, als gevolg van de lichte rotatie van het zuidoosten van Sicilië en omgeving.
“Er gebeuren daar nogal vreemde dingen,” schrijft vulkanoloog Boris Behncke van het OGS via Twitter.
De verschuivende aardkorst trekt het gesteente op alle mogelijke manieren uit elkaar of drukt het in elkaar, waarbij zowel op land als in zee vulkanen ontstaan. Hoewel de meeste onderzeese vulkanen in de Straat van Sicilië al sinds mensenheugenis zijn uitgedoofd, barstte er eentje uit in 1831, waarbij het nu onder water liggende Isola Ferdinandea (Graham Island) ontstond, zo’n veertig kilometer voor de kust van Sicilië.
Minuscule kompasjes
De pas ontdekte formaties bevinden zich dichterbij de kust dan de eerder ontdekte onderzeese vulkanen, op een reeks breuklijnen die van noord naar zuid lopen en die volgens de onderzoekers als aanvoerpijpen voor opstijgend magma hebben gediend. Gedurende twee onderzoeksexpedities in augustus 2017 en februari 2018 deed het team vanaf de Explora nauwgezet onderzoek naar deze formaties. Eerst brachten ze de chaotische zeebodem in kaart, waarbij ze 3D-kaarten van de onderzeese topografie creëerden: kraters, lavastromen, onderzeese aardverschuivingen en meer.
Daarna analyseerden ze de magnetische eigenschappen van de zeebodem, waarbij werd bevestigd dat de formaties inderdaad vulkanen zijn en niet gewoon onderzeese heuvels. Stollingsgesteente wordt gevormd door de kristallisatie van lava of magma en bevat een hoog gehalte aan magnetische mineralen. Als het gesteente afkoelt, stollen de magnetische mineralen tot piepkleine kompasnaaldjes, waarbij ze de oriëntatie van het aardmagnetisch veld vastleggen, legt Caplan-Auerbach uit.
“Ze zijn allemaal naar het magnetische noorden van dat moment gericht en dan bevriezen ze in die richting,” zegt zij.
Dat betekent dat een laag of berg van vulkanisch gesteente, waarin alle kompasnaaldjes in dezelfde richting wijzen, een duidelijke magnetische afwijking ten opzichte van het huidige aardmagnetische veld vertonen – en dat was precies wat het team zag toen het de scans van de uitstulpingen onderzocht.
De onderzoekers brachten ook de ondiepe aardkorst in hoge resolutie in kaart, met behulp van geluidsimpulsen met een frequentie die door de zeebodem kan dringen en op de grensvlakken tussen verschillende gesteentelagen afketst. Zo ontstaat een doorsnede van verschillende lagen van afzettingen en ander gesteente. Lodolo vergelijkt de methode met het maken van een röntgenfoto van de aarde, waarop ze diverse onderaardse structuren goed kunnen onderscheiden.
Anatomie van een vulkaan
Uit de analyses kon het team opmaken dat vijf van de zes vulkanen slechts eenmaal zijn uitgebarsten, circa 20.000 jaar geleden, tijdens het Laatste Glaciale Maximum. Het zijn dus ‘monogenetische’ vulkanen, die eenmaal uitbarsten en daarna voorgoed uitdoven. Als het gebied nog actief zou zijn, zouden er doorgaans nieuwe vulkaankegels worden gevormd.
“Af en toe ontstaat er activiteit in een bepaald gebied waarbij een vulkaan ontstaat,” zegt Bill Chadwick, geoloog van het Pacific Marine Environmental Laboratory van de NOAA en expert in de geologie van de zeebodem.
Maar de Actea is waarschijnlijk op een later tijdstip nogmaals uitgebarsten, zoals blijkt uit de vier kilometer lange stroom van gestold lava die zich vanaf zijn helling uitstrekt. Het is volgens Lodolo de grootste lavastroom die in het noordwesten van de Straat van Sicilië is ontdekt. Volgens hem is de hoeveelheid uitgestoten lava te vergelijken met lavastromen die door Italiaanse vulkaanreuzen als de Vesuvius en de Etna zijn uitgeworpen.
De Actea en een van zijn buren, de Climene, vertonen nog een ander fascinerend kenmerk: belletjes die uit hun kraters opstijgen. Zonder chemische analyse van deze gassen is het echter lastig om hun oorsprong te achterhalen, zegt Caplan-Auerbach. Het is mogelijk dat het om methaangas als gevolg van biologische activiteit gaat, maar het kan ook het resultaat zijn van hydrothermale activiteit.
In dat laatste geval “betekent het dat ze dus niet helemaal zijn uitgedoofd,” zegt Chadwick, hoewel dat soort activiteit geenszins op een aanstaande uitbarsting wijst. Wel is het gas een teken dat er diep onder deze formaties nog gloeiend heet gesteente ligt.
Lodolo en zijn team hopen nu de gasbelletjes uit de twee kraters nader te bestuderen, zodat ze zich een beter beeld kunnen vormen van de oorsprong van de onderzeese vulkaantjes. Ook willen ze de chemische samenstelling van het gesteente onderzoeken om meer inzicht te krijgen in het tijdstip waarop de uitbarstingen in het verleden hebben plaatsgevonden en hoe de vulkanen daarna zijn veranderd. Verder onderzoek zou meer aanwijzingen kunnen opleveren over het vulkanisme in en rond Sicilië en misschien in andere delen van de wereld.
“Het onderzoek naar de wisselwerking tussen al deze processen kan een nieuw stukje aan de grote puzzel van onze planeet bijdragen,” zegt Caplan-Auerbach. “En hoe meer stukjes we hebben, des te duidelijker wordt het totaalbeeld.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
